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资讯 1. 研究背景与问题
传统超级电容器电极依赖聚合物粘合剂和有机溶剂，存在结构不稳定、环境不友好、长期老化难预测等问题。
研究目标：开发一种无溶剂、无粘合剂的PEEK基激光诱导石墨烯（LIG）电极制备路线，并建立材料-性能-寿命关联的可解释剩余使用寿命（RUL）预测模型。
制备过程2. 材料与制备方法
基底：FDM 3D打印PEEK薄膜（厚度0.24 mm）。
预处理：超声辅助酸蚀刻（HNO?/H?SO?）调控孔隙结构并引入N掺杂。
LIG转化：CO?激光刻蚀，RSM优化参数（最佳条件：11.5%功率、5.5%速度、350 PPI），获得高导电性（~132 S/m）与可控孔隙。
电极结构：双面LIG+中间多孔层，形成三维导电网络。
聚醚醚酮（PEEK）的作用：PEEK是一种芳香族高分子聚合物，含有丰富的苯环结构（碳骨架）。在CO?激光的高温热效应下，PEEK分子链中的氧、氢等杂原子被裂解释放，剩余的碳原子重新排列组合，原位转化为具有导电性的激光诱导石墨烯（LIG）
响应曲面法三维图展示激光强度、扫描速度和PPI对（a）电导率及（b）平均薄膜厚度的联合影响。
3. 电化学性能
最高性能（样品3，6h HNO?处理）：
面电容：149.17 mF/cm2（阶梯电流） / 61.9 mF/cm2（恒流）
能量密度：0.10 mWh/cm2
30,000圈恒流循环后保持率 > 65%
CV分析：扩散控制贡献占83.4%，表明离子插入主导储能过程。
EIS：低电荷转移阻抗，良好扩散特性。
PEEK-LIG样品的表征：（a）SEM图像（标尺50 μm），（b）EDX能谱，（c）Raman光谱（显示D、G和2D特征峰），（d）XRD衍射图谱
4. 老化机制与循环稳定性
阶梯电流：快速劣化（20,000圈后电容 < 3%），归因于高电流应力导致孔结构坍塌与界面副反应。
恒流模式：缓慢衰减（~1.1%/千圈），N掺杂有助于保持润湿性与活性位点。
后循环表征（SEM/EDX/Raman）：表面氧化、N信号消失，结构部分致密化。
形态学分层结构示意图：（a）PEEK基底，（b）顶部（第1层）和底部（第3层）LIG梯度层，（c）连接上下层的中间多孔区（第2层），（d）SEM截面图像显示三层LIG-PEEK电极结构。5. RUL预测建模
数据集：8个独立电池轨迹，共20万条循环记录，7条达到70%容量阈值。
特征设计：电化学状态、操作参数、老化工程项、材料微观结构（孔径分布、N/C/O含量）。
验证策略：留一电池交叉验证（LOCO），避免数据泄露。
模型筛选：AdaBoost在LOCO下表现最优：
MAE = 1732.61 cycles
RMSE = 2476.22 cycles
R2 = 0.9118
WAPE = 15.02%
6. 创新点
制备创新：首次实现FDM-PEEK + 酸蚀 + LIG的溶剂/粘合剂-free电极路线。
性能-结构关联：系统揭示N掺杂与孔径调控对电容及老化行为的影响。
预测框架：提出材料感知+退化感知的RUL建模范式，强调轨迹级泛化能力，超越传统仅依赖电信号的预测方法。
比较各PEEK-LIG超级电容器样品的归一化材料-性能-预后描述符及预测建模输出
总结：该研究为可持续储能器件提供了一条从“制造”到“寿命预测”的完整路线，在材料工程与数据科学的交叉领域具有示范意义，尤其适用于结构一体化、长寿命柔性储能系统的开发。
信息来源：材料科学通
2026中国国际石墨烯创新大会
11月13-15日 中国·温州
“2026年中国国际石墨烯创新大会”将由石墨烯产业技术创新战略联盟（CGIA）和正泰集团联合主办，将于2026年11月13-15日在温州市（乐清）举办。大会聚焦石墨烯应用市场，着力促进石墨烯创新成果与产业端的深度对接合作，推动石墨烯产业迈向高质量发展新阶段。2026中国国际石墨烯材料应用博览会将同期举办。
点击下方链接，了解大会详情：
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??重磅征稿｜2026 中国国际石墨烯创新大会论文征集通知
??报名通道已开启 | 2026中国国际石墨烯创新大会火热报名中~
??展商招募 | 2026中国国际石墨烯材料应用博览会
会务组电话：
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